小议湿陷性黄土地区高层建筑地基处理方法

冉利红 王志清

摘 要： 伴随城市化进程的不断加快，建筑业规模迅速扩大，且其形式、体型也愈加复杂化，逐步趋向于综合性发展。在建筑工程施工中，湿陷性黄土地基是主要施工难题，直接影响着工程的稳定性和施工进度。为此，应采取有效措施消除黄土地基的湿陷性，提高地基强度。本文以某建筑工程为例，重点分析了建筑湿陷性黄土地基处理中灰土挤密桩的应用，以供参考。

关键词： 湿陷性黄土;高层建筑;灰土挤密桩

一、工程概况

本文以某建筑工程为例，该工程为高层住宅楼，地下一层作为停车场，总建筑面积为8856.33㎡。在施工以前，设计人员通过实地勘察，得知该区域属于湿陷性黄土地基，地基的抗变形和强度性能无法满足建筑物的实际需求。通过科学论证后，设计出灰土挤密桩复合地基处理方案，设计桩长4.5m，桩中心距1200mm，边缘超出2m作为每边处理宽度，按照正方形布置灰土挤密桩，预计需要布置4900根左右。通过调查分析得知地层为以下结构：第一层含有次生姜石、砖末植物根须及杂色土柱等，属于黄土状粉质粘土，空隙较大且分布众多针孔，厚度在大于0.5m且小于3.5m范围内;第二层含有铁锰质斑，属于黄土状粉质粘土，具有较高的韧性和干强度，具有较少的针孔，厚度在大于1.2m且小于3.6m范围内;第三层含有铁锰质斑，属于含姜石粉质粘土，承载力特征值为270Kpa，厚度在大于4m且小于7.5m范围内。复合地基承载力在处理以后必须超过220kpa，压实系数超过0.97。

二、灰土挤密桩作用机理

1934年前苏联阿别列夫教授首次提出湿陷性黄土地基土桩挤密法，可选取沉管、爆炸及冲击等方式获取桩孔，目前该项技术仍被广泛用于软基处理工程中，其主要优势为施工便捷、速度快、成本低、设备简单、效率高等。该技术的作用机理如下：

1、土的侧向挤密作用。挤压成孔过程中，桩孔位置土体将产生侧向挤压现象，提高桩附近相应区域内土层密实度。其中桩间距、土的天然含水量及干密度等为影响土挤密效果的主要因素。

2、灰土性质作用。石灰、土为灰土桩的主要构成材料，按照一定比例均匀拌和，且通过桩孔夯实密实可获取灰土挤密桩。其不仅能够提升地基承载力，还能将黄土湿陷性消除，是降低地基沉降量的有效施工方式。

3、桩体作用。相比桩间土变形模量，桩体变形模量较大，能够对复合地基压缩变形模量有效提升，能夠消除持力层内出现的大量压缩变形及湿陷变形因素。

三、湿陷性黄土地基处理施工准备

1、平整施工场地。施工人员在进行灰土挤密桩施工前，需要按照施工图纸彻底清理和平整施工场地地面及基坑内部，将各项安全防护措施认真做好。

2、测量和定位桩位。桩位的定位和测量可以通过钢钎来完成，在土层中将钢钎打入10—15m左右拔出，随后灌注石灰粉进行定位，并将桩号标注好，从而有效测量桩位，测量偏差需要控制在5mm以内。

3、准备施工桩料。生石灰消解3—5天以后，对其进行过筛，熟石灰粉粒的粒径不得超过5mm，石灰质量在Ⅱ级以上，氧化钙和氧化镁总含量控制在75%以上，将单一的黄土及普通粘性土作为素土料进行严格筛选并投入使用。

4、设计灰土配合比。按照8：2的比例控制石灰和土的体积，通过夯实检测能够看出，灰土最佳含水量为19.9%，最大干密度为每立方1.55g，压实系数为0.96。

四、湿陷性黄土地基处理工艺

1、布点

桩位平面布置选取正三角形（尺寸为80x80cm），纵轴以路线走向为主、横轴为路基横断面，根据设计桩数、详细编号等在计算机CAD内进行桩位布设图的绘制，且在实地内放样布点。

2、消解生石灰

熟石灰为灰土桩所需的石灰材料，因该工程需大量石灰材料，如以传统人工方式消解石灰，则存在诸多缺点，如较大占地面积、较低消解施工效率及极大污染等，为此应选取专用石灰粉碎消解机进行施工。

3、成孔

沉管成孔为灰土挤密桩施工成孔的主要方式，要求利用履带式灰土打桩机（2.5t锤头重量）把桩管向土层内打入，其深度应与设计深度相符，随后将桩管拔出，随即成孔。该方式成孔形状极为规整，极易掌握其挤密效果与施工工艺，其缺点为因桩架高度问题成孔深度极易受限。在成孔施工中，其顺序为由外侧到里面，一排需间隔1到2个孔进行施工，防止由于振动挤压等问题，导致相近孔出现坍塌等现象。

4、夯实

回填灰土桩桩体施工前期，要求按照夯实机配置情况等进行压实度试验，以此对虚填厚度、夯击次数等加以准确确定。要求将检测后的压实度作为夯实施工的重要依据。

（1）控制夯实机具。自动回填夹杆锤夯实机、人工回填夹杆锤夯实机为夯实机具的主要类型。在本次施工中，应确保其具有良好工作性能，且夯锤提升高度满足设计规定，要求夯击施工落体状态具有竖直、自由等特点。

（2）控制夯实厚度及夯实遍数。根据10cm虚填应用的夯击次数进行夯实厚度的准确确定，具体施工环节回填施工以人工位置，虚填5cm为各次回填量，根据试验得出的结构进行夯击次数的有效控制。且按照试验进行自动回填灰土流量的确定，此时应焊牢自动回填机的出料口，防止因人为问题对灰土流量造成影响。

5、路基含水量控制

一是如果地基含水量在12%以下，而且土质坚硬具有较大的挤密难度，严重影响到桩锤施工和沉桩速度，施工人员需要及时进行地基增湿，将适量的水引入地基中，使其含水量接近最佳值，从而使桩孔施工难度有效降低;二是如果地基含水量在24%以上，饱和度超过60%，缩颈现象可能出现在桩孔中，造成隆超问题出现在桩孔四周土体中，土体挤密度与设计要求不相符，加快了桩的沉降。这时如果桩孔出现较轻的缩颈现象，可以使用洛阳铲削扩桩颈，使桩颈与设计要求相符。如果桩孔出现较大的孔缩现象，则需要将适量的砂土、碎砖渣或者生石灰填入桩孔内部，等其稳定后重新进行成孔作业;三是如果地基含水量在12%—24%范围内，则属于最佳含水量，一般情况下很少出现缩颈现象，具有良好的挤密效果，不需要采取措施进行处理。

6、工程质量检测

完成灰土挤密桩施工以后，需要严格检测成桩质量和地基承载力，确保其符合设计要求。在工程质量检测过程中，不仅要认真检测负荷地基承载力和桩体压实系数，而且要深入分析桩间土挤密效果桩间土的湿陷性，同时确保桩顶灰土垫层压实系数能够满足设计要求。本次工程共打灰土挤密桩4900根，灰土立方在13254m3左右，相比其他地基处理技术，灰土挤密桩处理技术不仅节约大量费用，而且具有较快的施工工期，且施工相对简单，具有良好效果。

五、结束语

综上所述，近年来，随着地基处理技术的不断发展，灰土挤密桩因其特有优势被广泛应用于湿陷性黄土地基中，其具有较低的施工成本、较高的承载力以及较好的施工效果等特点，不但能够使地基的强度大幅提升，而且使地基的特性有效改善，同时所用机械设备相对简单，进一步促进了建筑工程施工的顺利开展，提升了工程整体质量和稳定性。

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